CN111662052A - 一种改性橡胶透水混凝土及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种改性橡胶透水混凝土及其制备方法，所述改性橡胶透水混凝土包括如下重量份的组分：水泥358～398份、水107.4～119.4份、硅灰17.9～19.9份、粗骨料1650份、增强剂10～18份、改性橡胶颗粒17.9～19.9份、减水剂2～4份；所述改性橡胶颗粒由橡胶颗粒经氢氧化钠溶液处理得到。本发明创造性地将橡胶颗粒进行改性，并作为原料制备得到改性橡胶透水混凝土，与传统透水混凝土相比，改性橡胶透水混凝土具有更好的抗压强度、抗冻性。

Description

一种改性橡胶透水混凝土及其制备方法

技术领域

本发明涉及混凝土技术领域，更具体地，涉及一种改性橡胶透水混凝土及其制备方法。

背景技术

废旧橡胶制品是一种在天然条件下难溶、难自然分解的高分子弹性材料，由于废旧橡胶具有耐化学、生物和物理等特性，对其处理是非常困难的。将废旧橡胶颗粒作为掺合料用于水泥混凝土中是一种节约资源、环境友好的利用途径，不但能够大量利用废旧橡胶，而且与传统混凝土相比，橡胶混凝土具有抗冲击性能高、耐磨耗性能好、抗裂性优越、隔热隔音效果好的特点，但抗压强度相比于传统混凝土有一定程度的下降。中国专利申请CN109437729A提供了一种抗冻开裂混凝土，其原料包括：硅酸盐水泥、石灰石粉、钢渣粉、砂、细石子、改性橡胶粉及其他组分，此发明主要是加入改性橡胶粉来制备混凝土使其具有良好的抗冻性和抗开裂性，但是掺入改性橡胶粉的混凝土抗压性能下降。

透水混凝土是由特定级配的骨料、水泥、水、外加剂和掺合料等按特定比例经特殊工艺制成的具有连续孔隙的多孔混凝土。普通透水混凝土多有粗集料表面包覆一层薄水泥浆相互粘结而形成孔穴均匀分布的蜂窝状结构，因此由于其自身结构特点，强度较低、耐久性较差。橡胶中作为硫化活性剂、软化剂的硬脂酸锌，为憎水材料，且橡胶表面多杂质，若将橡胶集料直接掺入混凝土中，会造成橡胶与水泥界面粘结性差、混凝土成品强度降低等问题。

所以，还需开发出掺入改性橡胶的透水混凝土，以增强其抗压强度、抗冻性。

发明内容

本发明为克服上述现有技术所述的抗压强度低、抗冻性差的缺陷，提供一种改性橡胶透水混凝土，所述改性橡胶透水混凝土相比于普通透水混凝土，具有更好的抗压强度、抗冻性，并且还增强了冲击韧性和吸声性能。

本发明的另一目的在于提供上述改性橡胶透水混凝土的制备方法。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种改性橡胶透水混凝土，包括如下重量份的组分：水泥358～398份、水107.4～119.4份、硅灰17.9～19.9份、粗骨料1650份、增强剂10～18份、改性橡胶颗粒17.9～19.9份、减水剂2～4份；

所述改性橡胶颗粒由橡胶颗粒经氢氧化钠溶液处理得到。

透水混凝土作为一种多孔材料，与普通混凝土相比含有较大的孔隙率，其抗压强度较低，且由于其开放的孔隙结构特征，冷冻条件下，在几个循环周期内可造成材料样品完全冻结。改性橡胶经处理后掺入透水混凝后，由于橡胶具有高弹性，当透水混凝土在应力作用下发生形变时其中的改性橡胶可以起到一定的缓冲作用。另外，由于透水混凝土为多孔结构，其强度主要依靠骨料之间的粘结力，所以掺入改性橡胶后可以充当细骨料并起到一定的骨架作用故而改善其强度。

优选地，所述改性橡胶透水混凝土包括如下重量份的组分：水泥398份、水119.4份、硅灰19.9份、粗骨料1650份、增强剂15份、改性橡胶颗粒19.9份、减水剂2份。

优选地，所述改性橡胶透水混凝土包括如下重量份的组分：水泥378份、水113.4份、硅灰18.9份、粗骨料1650份、增强剂18份、改性橡胶颗粒18.9份、减水剂2份。

优选地，所述改性橡胶透水混凝土包括如下重量份的组分：水泥358份、水107.4份、硅灰17.9份、粗骨料1650份、增强剂10份、改性橡胶颗粒17.9份、减水剂2份。

优选地，所述氢氧化钠溶液质量浓度为3％～5％。

更优选地，所述氢氧化钠溶液质量浓度为4％。

优选地，所述橡胶颗粒粒径为0.2～0.6mm。可选地，所述橡胶颗粒的表观密度为1.3g/cm³。

优选地，所述粗骨料为级配粒径为2.35mm～4.75mm、4.75mm～9.5mm、9.5mm～13.2mm三种。三种级配粒径的添加量可以为2:7:1，表观密度2742kg/m³。

优选地，所述水泥为硅酸盐水泥。

更优选地，所述水泥标号为P.O 42.5级。

优选地，所述减水剂为萘系高效减水剂。

优选地，所述增强剂为透水混凝土专用SR型。

本发明还保护上述改性橡胶透水混凝土的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：

S1.将橡胶颗粒在氢氧化钠溶液中浸泡处理，冲洗晾干后得到改性橡胶颗粒。

具体地，步骤S1为，将橡胶颗粒倒入氢氧化钠溶液中搅拌并浸泡，再用清水对浸泡后的橡胶颗粒进行冲洗，晾干后得到改性橡胶颗粒。可选地，浸泡时间可以为2h。可选地，冲洗浸泡后的橡胶颗粒时，冲洗至中性。一般地，可冲洗至pH为7。

S2.使用减水剂和水配制得到含有减水剂的混合溶液。

S3.将含有减水剂的混合溶液分为三份，分别为第一混合溶液、第二混合溶液和第三混合溶液；将粗骨料和第一混合溶液加入搅拌机，搅拌使其混合均匀；再加入水泥、增强剂、硅灰、改性橡胶颗粒、第二混合溶液并搅拌；加入第三混合溶液后搅拌，得到混凝土拌合物。

具体地，步骤S3为，将粗骨料加入搅拌机中，先加入40％含有减水剂的混合溶液，搅拌使其混合均匀；再加入水泥、增强剂、硅灰、改性橡胶颗粒、30％含有减水剂的混合溶液并搅拌；最后加入剩余的30％含有减水剂的混合溶液后搅拌得到混凝土拌合物；所述加含有减水剂的混合溶液的方法为均匀喷洒在拌合料表面，以避免粘结成块。

S4.将混凝土拌合物分层注入模具，经过养护得到改性橡胶透水混凝土。

具体地，步骤S4为，将混凝土拌合物分3层倒入模具中，分层装料过程中进行插捣、震动并充分锤击成型，放入标准养护室，得到改性橡胶透水混凝土。可选的，标注养护室条件为温度20℃，湿度90％。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明创造性地将橡胶颗粒进行改性，并作为原料制备得到改性橡胶透水混凝土，与传统透水混凝土相比，改性橡胶透水混凝土具有更好的抗压强度、抗冻性、抗冲击韧性和隔声性。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明作进一步的说明。

实施例中的原料均可通过市售得到。

除非特别说明，本发明采用的试剂、方法和设备为本技术领域常规试剂、方法和设备。

实施例1～3

实施例1～3分别提供一种改性橡胶透水混凝土及其制备方法。

实施例1～3中，改性橡胶透水混凝土各组分的添加量如表1所示。

实施例1～3中使用的橡胶颗粒为精细炭黑橡胶粉，粒径均为0.2mm，购自邵阳市黑宝石橡胶科技有限公司；

实施例1～3中的水泥具体为普通硅酸盐水泥P.42.5R级；

实施例1～3中的粗骨料的级配粒径具体为4.75～9.5mm、9.5～13.2mm，添加量之比为：80％∶20％；

实施例1～3的减水剂具体为减水率20％，固含量25％；

实施例1～3的增强剂具体为南京佳境生态混凝土增强剂SR型；

实施例1～3的硅灰具体为郎天牌微硅粉，SiO₂含量为92-94％。

实施例1～3中改性橡胶透水混凝土的制备方法均为：

S1.橡胶改性方法：将橡胶颗粒倒入浓度为4％的氢氧化钠溶液中搅拌并浸泡2h，再用清水对浸泡后的橡胶颗粒进行冲洗至pH为7，晾干后得到改性橡胶颗粒。

S2.将减水剂加入水中搅拌至充分溶解，得到含有减水剂的混合溶液。

S3.将粗骨料倒入搅拌机中，先加入40％含有减水剂的混合溶液，开机搅拌30s混合均匀至粗骨料表面被湿润；再倒入水泥、增强剂、硅灰、改性橡胶颗粒、30％含有减水剂的混合溶液，搅拌40s；最后加入剩余的30％含有减水剂的混合溶液后搅拌1min，得到混凝土拌合物；

加混合溶液的方法为均匀喷洒在拌合料表面，以避免粘结成块。

S4.将混凝土拌合物分3层倒入模具中，分层装料过程中进行插捣、震动并充分锤击成型，放入温度20℃，湿度90％的标准养护室，得到改性橡胶透水混凝土。

表1实施例1～3及对比例1～3中各组分加入量(重量份)

对比例1～3

对比例1～3分别提供一种不含改性橡胶的透水混凝土及其制备方法。

对比例1～3中，透水混凝土各组分的添加量如表1所示。

对比例1～3中的水泥具体为普通硅酸盐水泥P.42.5R级；

对比例1～3中的粗骨料的级配粒径具体为4.75～9.5mm、9.5～13.2mm，添加量之比为：80％∶20％；

对比例1～3中的减水剂具体为减水率20％，固含量25％；

对比例1～3中的增强剂具体为南京佳境生态混凝土增强剂SR型；

对比例1～3中的硅灰具体为郎天牌微硅粉，SiO₂含量约为92-94％。

对比例1～3中混凝土的制备方法均为：

S1.将减水剂加入水中搅拌至充分溶解，得到含有减水剂的混合溶液。

S2.将粗骨料倒入搅拌机中，先加入40％含有减水剂的混合溶液，开机搅拌30s混合均匀至粗骨料表面被湿润；再倒入水泥、增强剂、硅灰、30％含有减水剂的混合溶液，搅拌40s；最后加入剩余的30％含有减水剂的混合溶液后搅拌1min，得到混凝土拌合物；

所述加混合溶液的方法为均匀喷洒在拌合料表面，以避免粘结成块。

S3.将混凝土拌合物分3层倒入模具中，分层装料过程中进行插捣、震动并充分锤击成型，放入温度20℃，湿度90％的标准养护室，得到透水混凝土。

对比例1与实施例1区别在于，掺入了5％水泥质量的改性橡胶粉。

对比例2与实施例2区别在于，掺入了5％水泥质量的改性橡胶粉。

对比例3与实施例3区别在于，掺入了5％水泥质量的改性橡胶粉。

性能测试

对上述实施例和对比例所制备的改性橡胶透水混凝土或透水混凝土进行性能测试，测试方法如下：

抗压强度：GBT50081-2019《普通混凝土力学性能试验方法标准》；

孔隙率：JTG E42-2005《公路工程集料试验规程》；

透水率：CJJ/T 135-2009《透水水泥混凝土路面技术规程》；

不同冻融次数抗压强度剩余率：GB/T50082-2009《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法》。

测试结果见表2

表2实施例1～3及对比例1～3性能测试结果

由表2可知，根据28天抗压强度的对比，掺加5％水泥质量的粒径0.2mm改性橡胶颗粒的透水混凝土与未掺橡胶颗粒的普通透水混凝土相比，其抗压强度提高约6％左右；根据不同冻融次数抗压强度剩余率的对比，各实施例与相应对比例相比，透水混凝土试块的抗压强度剩余率明显增加，说明掺入改性橡胶对透水混凝土的抗冻性能有明显提高。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种改性橡胶透水混凝土，其特征在于，包括如下重量份的组分：水泥358～398份、水107.4～119.4份、硅灰17.9～19.9份、粗骨料1650份、增强剂10～18份、改性橡胶颗粒17.9～19.9份、减水剂2～4份；所述改性橡胶颗粒由橡胶颗粒经氢氧化钠溶液处理得到。

2.根据权利要求1所述的改性橡胶透水混凝土，其特征在于，所述改性橡胶透水混凝土包括如下重量份的组分：水泥398份、水119.4份、硅灰19.9份、粗骨料1650份、增强剂15份、改性橡胶颗粒19.9份、减水剂2份。

3.根据权利要求1所述的改性橡胶透水混凝土，其特征在于，所述改性橡胶透水混凝土包括如下重量份的组分：水泥378份、水113.4份、硅灰18.9份、粗骨料1650份、增强剂18份、改性橡胶颗粒18.9份、减水剂2份。

4.根据权利要求1所述的改性橡胶透水混凝土，其特征在于，所述改性橡胶透水混凝土包括如下重量份的组分：水泥358份、水107.4份、硅灰17.9份、粗骨料1650份、增强剂10份、改性橡胶颗粒17.9份、减水剂2份。

5.根据权利要求1所述的改性橡胶透水混凝土，其特征在于，所述氢氧化钠溶液的质量浓度为3％～5％。

6.根据权利要求1或5所述的改性橡胶透水混凝土，其特征在于，所述氢氧化钠溶液的质量浓度为4％。

7.根据权利要求1所述的改性橡胶透水混凝土，其特征在于，所述橡胶颗粒粒径为0.2～0.6mm。

8.根据权利要求1所述的改性橡胶透水混凝土，其特征在于，所述粗骨料为级配粒径为2.35mm～4.75mm、4.75mm～9.5mm、9.5mm～13.2mm三种。

9.根据权利要求1所述的改性橡胶透水混凝土，其特征在于，所述水泥为硅酸盐水泥。

10.权利要求1～9任一项所述改性橡胶透水混凝土的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1.将橡胶颗粒在氢氧化钠溶液中浸泡处理，冲洗晾干后得到改性橡胶颗粒；

S2.使用减水剂和水配制得到含有减水剂的混合溶液；

S3.将含有减水剂的混合溶液分为三份，分别为第一混合溶液、第二混合溶液和第三混合溶液；将粗骨料和第一混合溶液加入搅拌机，搅拌使其混合均匀；再加入水泥、增强剂、硅灰、改性橡胶颗粒、第二混合溶液并搅拌；加入第三混合溶液后搅拌，得到混凝土拌合物；

S4.将混凝土拌合物分层注入模具，经过养护得到改性橡胶透水混凝土。